随着科技和经济的发展,如汽轮叶片、人造关节、高档水龙头、新型家具等复杂曲面工件的应用范围逐渐变广,对其表面质量要求也日益增加。目前国内多数的厂家对于复杂曲面的打磨抛光加工采用普通磨床结合人工磨削方式,这种加工方式劳动强度大、加工成品率低,而且加工环境恶劣,对人体伤害很大。为解决上述问题,本文以FANUCLRMate200 iD六自由度机器人为基础,搭建了一套具有机器视觉系统、可以实现自动上下料等功能的复杂曲面磨抛系统。并对系统的人机交互界面,机器人运动学和复杂曲面磨抛轨迹自动规划做了深入研究。首先,为了实现复杂曲面磨抛加工中的自动化生产、进给速度变换和工具转速可调等加工要求,利用工业机器人运动空间大、控制灵活等工作特点,搭建了机器人复杂曲面磨抛系统试验平台。该试验平台以PLC为控制总站,PLC接收传感器信号,控制工具头模块,与工业机器人进行数据通讯。并为磨抛系统设计了友好的人机界面,可以完成手动和自动两种加工模式,监控系统工作状态。其次,为了增加磨抛系统的柔性加工能力,在本系统中加入机器视觉系统。根据工作环境和识别精度需求,为机器视觉系统搭建图像采集的硬件平台。并应用HALCON软件对得到的图像进行阈值分割和对边缘进行检测等预处理。基于预处理结果,得到工件特征信息,对工件进行分类识别。将识别结果输出给PLC,以便于生成对应的磨抛轨迹。机器视觉系统的加入使得磨抛系统可以同时加工多种工件,减少工序运转的辅助时间,增加了系统的柔性加工能力。然后,对FANUCLRMate200iD型工业机器人在磨抛系统中的运动学求解问题进行了全面分析。建立机器人磨抛系统坐标系,根据机器人位置和姿态的描述方法,结合机器人D-H参数,推导了机器人的运动学方程。根据上述运动学计算,求得复杂曲面上各打磨点的位姿表达,应用Matlab编写GUI界面,将加工轨迹和位姿信息写入LS文件,并将其转化为TP程序,实现了复杂曲面工件磨抛加工轨迹的自动规划功能。最后,利用Roboguide仿真软件建立复杂曲面磨抛系统虚拟工作站,进行机器人工作的模拟仿真。根据试验要求编写磨抛加工总控制程序,结合磨抛加工的关键工艺参数生成磨抛轨迹,进行机器人磨抛试验。试验过程中检验系统各功能的实际动作是否协调,并分析磨抛加工后工件的表面质量,验证机器人复杂曲面磨抛系统代替传统手工磨抛加工的可行性。